Tesisat Dergisi 210. Sayı (Haziran 2013)

TEKNúK BúLGú 118 Tesisat Dergisi Say× 210 - Haziran 2013 Harmoniklerin Elektrik Sistemlerindeki Bozucu Etkileri Uùur YAûA* ENDÜSTRµYEL MEKANµK TESµSAT DOSYASI Sabit genlik ve frekanstaki saf sinüsoidal dalga üekline sahip bir kaynak taraf×ndan beslenen lineer elemanlar×n bulunduùu bir elektrik sisteminde harmonikler bulunmazlar. Ancak, ilerleyen teknolojiye paralel üekilde artan güç elektroniùi elemanlar× gibi lineer olmayan yükler kaynak üzerinden harmonikli ak×mlar çekerek kaynaù× kirletmektedirler. Harmoniklerin yoùun olarak bulunduùu elektrik sistemlerinde, har- moniklerden kaynaklanan baz× olumsuzluklar meydana gelir. Harmoniklerden kaynaklanan olumsuzluklar×n tesisler için hem teknik hem ticari aç×dan birçok etkisi vard×r. Bu etkilerin doùru üekilde analiz edilip anlaü×lmas×, hem tesislerdeki iületme devaml×l×ù× aç×s×ndan hem de tesislerin ulusal ve uluslararas× yönetmeliklere uyumu aç×s×ndan kritik öneme sahiptir. Harmoniklerin bulunduùu sistemlerde, normal üartlar alt×nda saf sinüsoidal formda olmas× beklenen ak×m ve gerilim dalga üekilleri bozu- lurlar. Dalga üeklinin bozulmas×n×n genel olarak beraberinde getireceùi problemler; • Kaynak gerilim dalga üeklinin bozulmas×, • Hatlardaki rms ak×m art×ü×na baùl× olarak iletim ve daù×t×mda verim azalmas×, • Kompanzasyon sistemlerinde ar×zalar×n gerçekleümesi, • Elektrik motorlar×nda ve trafolarda aü×r× ×s×nmalar, • Hassas elektonik cihazlarda, PLC ve CNC cihazlar×nda ar×zalar×n yaüanmas×, • Ekipmanlar×n yal×t×m seviyelerinde zorlan- malar ve aü×nmalar, • Sistem içerisindeki kay×plar×n artmas×, • Koruma ve kumanda sistemlerinde hatal× çal×ümalar×n olmas×, • Gerilim düüümlerinin artmas×, • Sistemlerdeki yüksek frekanslarda rezonans risklerinin oluümas×, olarak s×ralanabilirler. Yaüanacak problemin s×kl×ù× be büyüklüùü ise tesis tipi, tesisin çal×üma gerilimi, yüklerin çeüidi/yoùunluùu ve üebeke k×sa devre gücü gibi etkenlere göre deùiükenlik göstermektedir. Harmoniklerin etkilerinin elektriksel elemanlara göre incelenmesi Gerek endüstride gerekse ticari iületmelerde motor, kondansatör, sürücü, bilgisayar, lamba gibi çeüitli elektriksel elemanlar kullan×lmak- tad×r. Bu gibi elemanlar×n tamam×n×n üzerinde harmoniklerin farkl× etkileri söz konusudur. Harmonikler, temel üebeke frekans×n×n tam kat× büyüklüùündeki yüksek frekansl× bileüenler olduùundan, yüksek frekanslar×n üebekede dolaümas× rezonans risklerini art×racakt×r. Harmoniklerden kaynaklanan etkiler, zaman zaman sadece bir veya birkaç eleman lokalinde kalabilirken, zaman zaman ise tüm tesisin ça- l×ümas×n× etkileyecek global problemlere de yok açabilmektedir. Harmoniklerin baz× elektriksel ekipmanlar üzerindeki etkilerinden aüaù×da bahsedilmektedir. 1. Kondansatörler Elektrik sistemlerinde kompanzasyon amac×yla yoùun olarak kullan×lan kondansatör, normalde lineer devre eleman×d×r ve üebekeden harmonik- li ak×m çekmez. Ancak, bozucu yüklerin olduùu, harmonikli ak×mlar×n ve harmonik gerilimlerinin bulunduùu sistem içerisindeki kondansatör, harmoniklerden ciddi miktarda etkilenir. Kondansatör empedans× bilindiùi üzere; Harmonikler sinüs dalga üeklini bozarlar X C = 1 2 x 3 x f x C üeklinde bulunur. Eüitlikten de görülebildiùi gibi, frekans×n artmas× kondansatör empedan- s×nda düüüüe neden olacakt×r. Örneùin, 50 Hz üebeke frekans×nda 10 :: olan kondansatör empedans×, 5. Harmonik bileüeninin frekans× olan 250 Hz için beü kat azalacak ve 2 : : olacakt×r. Buna göre kondansatörler, yüksek frekansl× harmonik bileüenlerine düüük empe- dans gösterirler. Kondansatörler, empedanslar× nedeniyle sis- temdeki bozucu yükler taraf×ndan yarat×lan harmonikleri üzerlerine çekmeye yatk×nd×rlar. Üzerine temel üebeke frekans× ile beraber harmonik ak×mlar× da çeken kondansatörün